Đánh giá độ ăn mòn, rỉ sét trong các đường ống dẫn chất lỏng, khí

ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Là một sinh viên ngành kỹ thuật, em rất vinh dự và tự hào khi được học
tập rèn luyện, được trau dồi những kiến thức cần thiết dưới mái trường ĐH Bách
khoa Hà Nội. Sau 5 năm kiên trì học tập rèn luyện, theo ngành học Kỹ thuật Hạt
nhân – Vật lý Môi trường, nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy
cô trong Viện Kỹ thuật Hạt nhân – Vật lý Môi trường, em đã chọn được hướng
đi cho mình, đó là chuyên nghành NDT – Kiểm tra không phá hủy.
Nhận thấy trong thực tế hiện nay, việc kiểm tra độ ăn mòn, rỉ sét đối với
các đường ống dẫn chất lỏng, khí sau thời gian làm việc chưa được quan tâm
đúng mức và với mong muốn có được những kiến thức cần thiết, có ích sau khi
tốt nghiệp, em đã đăng kí làm đồ án tốt nghiệp với đề tài:
Đánh giá độ ăn mòn, rỉ sét
trong các đường ống dẫn chất lỏng, khí
Trong đồ án này em đã thực hiện được những công việc sau:
- Tạo mẫu ăn mòn và rỉ sét.
- Tiến hành chụp ảnh bức xạ đối với các mẫu.
- Sử dụng máy siêu âm để kiểm tra khuyết tật.
- So sánh kỹ thuật chụp ảnh bức xạ và kỹ thuật siêu âm trong việc đánh
giá độ ăn mòn và rỉ sét của các khuyết tật.
Dưới sự hướng dẫn tận tình của Th.S Nguyễn Tất Thắng, sự giúp đỡ về
việc cung cấp các trang thiết bị cần thiết trong quá trình làm đồ án của Viện Kỹ
thuật Hạt nhân – Vật lý Môi trường, em đã hoàn thành được đồ án của mình
đúng thời gian quy định.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
1
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Em xin chân thành cảm ơn Th.S Nguyễn Tất Thắng và các thầy cô
trong Viện đã giúp đỡ để em có thể hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này!
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -

ĐHBKHN
2
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
- CHƯƠNG I –
KỸ THUẬT CHỤP ẢNH BỨC XẠ
VÀ KỸ THUẬT SIÊU ÂM
1. TỔNG QUAN VỀ NDT - KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY [1]
1.1. ĐỊNH NGHĨA
Kiểm tra không phá hủy – N.D.T (Non Destructive Testing) – là sử dụng
các phương pháp vật lý để kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề
mặt vật kiểm tra mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng sau này của chúng.
NDT liên quan đến việc phát hiện các khuyết tật trong cấu trúc của các sản
phẩm được kiểm tra nhưng tự bản thân không thể dự đoán những nơi nào khuyết
tật sẽ hình thành và phát triển.
Đặc điểm chung của các phương pháp NDT:
- Sử dụng một môi trường để kiểm tra sản phẩm.
- Sự thay đổi trong môi trường kiểm tra chứng tỏ sản phẩm được kiểm
tra có khuyết tật.
- Là một phương tiện để phát hiện sự thay đổi trong môi trường kiểm tra.
- Giải đoán những thay đổi này để nhận được các thông tin về khuyết tật
trong sản phẩm kiểm tra.
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NDT
Các phương pháp NDT được chia thành từng nhóm theo những mục đích
sử dụng khác nhau:
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
3
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
- Những phương pháp thông thường (được dùng phổ biến):
+ Kiểm tra bằng mắt.

+ Kiểm tra bằng thẩm thấu chất lỏng.
+ Kiểm tra bằng bột từ.
+ Kiểm tra bằng dòng điện xoáy.
+ Kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ sử dụng tia X, tia gamma.
+ Kiểm tra bằng siêu âm.
- Những phương pháp đặc biệt (ứng dụng đặc biệt/hạn chế sử dụng):
+ Chụp ảnh sử dụng nơtron.
+ Bức xạ âm.
+ Kiểm tra nhiệt và hồng ngoại.
+ Đo biến dạng.
+ Kỹ thuật vi sóng.
+ Kiểm tra rò rỉ.
+ Chụp ảnh giao thoa laser
Đồ án này sử dụng hai phương pháp là Chụp ảnh bức xạ và Siêu âm, vì
vậy sau đây ta sẽ xem xét từng phương pháp.
2. KỸ THUẬT CHỤP ẢNH SỬ DỤNG BỨC XẠ LƯỢNG TỬ (X, γ) [1]
Phương pháp chụp ảnh bức xạ sử dụng ống phóng tia X hoặc nguồn phóng
xạ phát ra chùm tia gamma chiếu qua vật cần kiểm tra.
2.1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ ĐẶC ĐIỂM
2.1.1. Nguyên lý cơ bản
Khi đi qua vật, chùm tia bức xạ bị suy yếu đi phụ thuộc vào loại vật liệu
(nhẹ hoặc nặng) và chiều dày mà nó đi qua. Khi đi qua các vùng có sự sai khác
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
4
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
về mật độ vật chất, cường độ của chùm tia bị thay đổi so với khi đi qua vùng
không có sự sai khác đó. Nếu đặt tấm phim ở phía sau vật kiểm tra ta sẽ thấy trên
ảnh chụp được có các vùng đen sẫm hơn (sáng hơn) rất nhiều so với vùng xung
quanh. Đó là hình chiếu của bất liên tục trong vật liệu hiện trên phim. Ta cũng có

thể xác định được kích thước của bất liên tục qua ảnh chụp được. Nếu bất liên
tục làm ảnh hưởng tới chất lượng của vật kiểm tra thì nó được coi là khuyết tật.
2.1.2. Đặc điểm
Một số đặc điểm của phương pháp chụp ảnh bức xạ được nêu ra trong
Bảng 1.1.
Bảng 1.1 – Đặc điểm của phương pháp chụp ảnh bức xạ
Ưu điểm Nhược điểm
- Có thể dùng để kiểm tra các vật
có diện tích lớn chỉ trong một lần.
- Kiểm tra hữu hiệu đối với tất cả
các vật liệu.
- Kiểm tra sự sai hỏng bên trong
cấu trúc vật liệu.
- Kết quả kiểm tra lưu giữ được
lâu.
- Phim chụp được kiểm tra chất
lượng, đảm bảo độ chính xác.
- Chùm tia bức xạ gây nguy hiểm cho sức
khỏe con người.
- Khó phát hiện khuyết tật dạng mặt phẳng
hay vuông góc với chùm tia (hướng chiếu).
- Phải tiếp xúc với cả hai mặt của vật kiểm
tra.
- Bề dày kiểm tra bị giới hạn.
- Một số vị trí không thể chụp được do cấu
tạo hình học.
- Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày vật
kiểm tra.
- Đắt tiền.
- Kỹ thuật viên cần có kinh nghiệm.

KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
5
Hình 1.1 – Các thành phần trong hệ chụp ảnh bức xạ
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
2.2. CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ CHỤP ẢNH BỨC XẠ
Một hệ chụp ảnh bức xạ cơ bản gồm có: nguồn bức xạ, bộ phận ghi là
phim, hệ thống xử lý và đọc phim và vật thể cần kiểm tra. (Hình 1.1)
2.2.1. Nguồn bức xạ
Bức xạ gamma: có nguồn gốc từ sự phân rã hạt nhân đồng vị không bền
của các nguyên tố phóng xạ (Ra, U…). Khi các đồng vị không bền này chuyển
về trạng thái bền vững hơn thì hạt nhân của chúng sẽ phát ra bức xạ gamma.
Bức xạ tia X: được Roentgen phát hiện vào năm 1895 khi cho chùm
electron bắn phá một bia làm từ nguyên tố có nguyên tử khối lớn.
Tia X và tia γ đều là bức xạ điện từ giống như ánh sáng, chỉ khác nhau về
bước sóng. Bước sóng của bức xạ tia gamma ngắn hơn bước sóng của tia X được
phát ra từ các máy phát tia X. Trong kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ, bước sóng
của tia X thường sử dụng nằm trong khoảng 10
-4
- 10 (A
o
).
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
6
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Các đặc tính của tia gamma và tia X như sau:
- Chuyển động thẳng với vận tốc ánh sáng trong chân không.
- Không bị lệch hướng khi qua thấu kính hay lăng kính.
- Khả năng xuyên sâu cao.

- Là bức xạ ion hóa.
- Chúng có thể làm hư hại hay phá hủy các tế bào sống.
Khi bức xạ lượng tử (X, γ) đi qua môi trường vật chất chúng sẽ tương tác
với các nguyên tử của môi trường. Sự tương tác này sẽ dẫn đến kết quả hoặc là
bức xạ lượng tử bị hấp thụ hoàn toàn hoặc hướng đi của tia bức xạ bị thay đổi, vì
vậy cường độ bức xạ bị suy giảm. Sự suy giảm cường độ chùm bức xạ trong mẫu
vật có chiều dày x được tính theo biểu thức (1.1):
x
eBII
µ
−
=

0
(1.1)
Với: I : cường độ bức xạ sau khi đi qua mẫu vật.
I
o
: cường độ bức xạ khi x = 0.
µ : là hệ số hấp thụ tuyến tính.
B : hệ số tích lũy.
x : chiều dày mẫu vật.
2.2.2. Phim chụp ảnh bức xạ
Phim chụp ảnh bức xạ có cấu tạo gồm bốn lớp: Hình 1.2
- Lớp nền
- Lớp nhũ tương
- Lớp bảo vệ
- Lớp kết dính
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN

7
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Phần quan trọng nhất của phim chụp ảnh bức xạ là lớp nhũ tương vì bên
trong lớp nhũ tương có phân bố đều các hạt bạc brômua AgBr nhỏ li ti. Khi bị
chiếu bởi bức xạ tia X hay tia gamma hoặc ánh sáng nhìn thấy thì nó sẽ bị thay
đổi. Dưới tác dụng của photon bức xạ có năng lượng (hγ) một ion brômua Br
–
giải phóng bớt một điện tử của nó và trở về trạng thái trung hòa:
Br
-
+ hγ → Br + e
-
Điện tử được giải phóng sẽ trung hòa ion bạc Ag
+
:
Ag
+
+ e
-
→ Ag
Hay:
Ag
+
+ Br
-
→ Ag + Br
Các nguyên tử brômua trung hòa cũng liên kết tạo nên các hạt Br và để lại
tinh thể AgBr. Vì thể các nguyên tử bạc tự do được giữ lại, tạo thành ảnh thật.
Phim chụp ảnh bức xạ được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật
nhất định và được chỉ định bởi các tình huống kiểm tra.

Những hệ số phải xét đến khi lựa chọn phim: tốc độ, độ tương phản, dải bề
dày thay đổi độ rộng và độ hạt. Độ hạt có ảnh hưởng đến độ xác định chi tiết
hình ảnh. Phim có kích thước hạt nhỏ sẽ có khả năng phân giải chi tiết hơn phim
có kích thước hạt lớn.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
8
Hình 1.2 - Cấu tạo phim chụp ảnh
1) Lớp nền 3) Lớp bảo vệ
2) Lớp nhũ tương 4) Lớp kết dính
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
2.2.3. Màn tăng quang
Màn tăng quang là lớp vật chất được đưa vào để làm tăng hiệu ứng hiện
ảnh. Có ba loại màn tăng quang: màn tăng quang bằng lá chì, màn tăng quang
bằng muối và màn tăng quang bằng kim loại huỳnh quang.
Màn tăng quang bằng lá chì được làm từ những tấm chì mỏng, được dán
dính lên một tờ giấy cứng hoặc bìa cứng. Bức xạ đi qua lớp chì sẽ bị hấp thụ một
phần và làm sinh ra các điện tử tự do. Các điện tử này dễ bị hấp thụ trong lớp
nhũ tương và làm tăng thêm hiệu ứng chụp. Nói cách khác, màn tăng quang bằng
lá chì hấp thụ bức xạ tán xạ nhiều hơn bức xạ sơ cấp, tăng cường bức xạ sơ cấp
nhiều hơn bức xạ tán xạ.
Màn tăng quang bằng muối có lớp nền mỏng làm từ chất dẻo dễ uốn đươc
phủ lên một lớp chất phát huỳnh quang được chế tạo từ những tinh thể mịn của
loại muối kim loại calcium tungstate. Những tinh thể này sẽ phát ra ánh sáng
màu xanh khi bị chiếu xạ. Ánh sáng này tác động lên phim và tạo ra một phần
chính của ảnh ẩn trên phim.
Màn tăng quang bằng kim loại huỳnh quang là sự kết hợp giữa màn tăng
quang bằng chì và màn tăng quang bằng muối. Ưu điểm lớn nhất của loại màn
tăng quang này là khi được sử dụng với loại phim có độ tương phản cao, kích
thước hạt mịn thì có thể làm giảm liều chiếu xuống chín lần mà không làm giảm

nhiều độ nhạy phát hiện khuyết tật của phim.
Khi sử dụng màn tăng quang cần chú ý: những khuyết tật trên màn như vết
xước, rách của màn có thể được nhìn thấy trong ảnh chụp trên phim vì thế không
sử dụng màn tăng quang bị hỏng.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
9
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
2.2.4. Vật chỉ thị chất lượng ảnh - IQI
IQI (Image Quality Indicator) là khả năng nhạy về giá trị đọc được khi kỹ
thuật chụp ảnh bức xạ thay đổi. Có hai loại IQI chính: IQI dạng dây, IQI dạng
bậc và dạng lỗ.
IQI dạng dây là những sợi dây thẳng (dài ít nhất là 25mm) bằng vật liệu cơ
bản giống với vật liệu của mẫu vật. Những dây được đặt song song và cách nhau
5mm. IQI phải có những kí hiệu nhận dạng để chỉ ra vật liệu của dây và số dây.
IQI dạng bậc và dạng lỗ là một phần độc lập hoặc nhóm các bậc thang
bằng vật liệu giống như vật kiểm tra. Trên mỗi bậc có một hay nhiều lỗ. Đường
kính của lỗ bằng với bề dày của bậc.
Phương pháp đọc ảnh theo IQI đơn giản, rõ ràng và dễ sử dụng có thể
dùng được với một dải bề dày khác nhau. Kích thước IQI nhỏ để hình ảnh của nó
không che khuất khuyết tật trong mẫu.
2.2.5. Mẫu vật cần kiểm tra
- Mẫu vật được kiểm tra bằng phương pháp chụp ảnh bức xạ chủ yếu là
những mẫu thép. Đó có thể là những mối hàn, những sản phẩm đúc với các hình
dạng khác nhau như dạng tấm phẳng, dạng ống…
Mẫu vật kiểm tra sử dụng trong đồ án này sẽ được nêu chi tiết ở phần thực
nghiệm trong chương III.
Với hệ chụp ảnh bức xạ gồm những thành phần trên, các kỹ thuật chụp
ảnh bức xạ trong công nghiệp đã được hoàn thiện và được sử dụng rộng rãi. Các
kỹ thuật này sẽ được trình bày ở phần sau.

KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
10
Hình 1.3 - Kiểm tra đường ống bằng kỹ thuật chụp ảnh bức xạ
đơn tường đơn ảnh
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
3. KỸ THUẬT CHỤP ẢNH BỨC XẠ TRONG CÔNG NGHIỆP [1]
3.1. CÁC KỸ THUẬT CHỤP ẢNH BỨC XẠ TRONG CÔNG NGHIỆP
Trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ, cách bố trí phim, mẫu vật cần kiểm tra và
nguồn phát bức xạ là rất quan trọng. Theo đó sẽ có một số kỹ thuật chụp ảnh bức
xạ sau.
3.1.1. Kỹ thuật chụp đơn tường đơn ảnh
- Kỹ thuật này cho phép gá lắp phim cả hai phía của mẫu vật (Hình 1.3).
Nguồn có thể được giữ bên ngoài, phim được giữ bên trong hoặc ngược lại, ở
giữa là mối hàn được chiếu từng phần (mối hàn có độ dài nhỏ).
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
11
Hình 1.4 - Kỹ thuật chụp hai thành một ảnh
1.Phim 2.Nguồn
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
3.1.2. Kỹ thuật chụp hai thành
Kỹ thật này được ứng dụng ở những nơi mà nguồn và phim không thể đặt
bên trong của ống. Khi đó nguồn và phim được giữ bên ngoài. Bức xạ xuyên qua
cả hai thành ống.
- Hai thành một ảnh: nguồn bức xạ nói chung được đặt bên trên thành ống
(Hình 1.4). Như vậy chùm bức xạ sẽ đi qua hai lớp vật liệu (thành ống) và hình
ảnh trên phim được coi là hình ảnh của cạnh sát phim.
Kỹ thuật này dùng cho những đường ống có đường kính lớn. IQI được đặt
ở bên cạnh phim. Ở đây chỉ hình ảnh vật liệu ở phía gần phim được giải đoán.

Kỹ thuật này yêu cầu lượng chiếu xạ trên toàn bộ chiều dài mối hàn, phụ thuộc
vào đường kính ống.
- Hai thành hai ảnh: kỹ thuật này đặc biệt thích hợp cho những đường ống
có đường kính nhỏ.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
12
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Trong kỹ thuật này, nguồn bức xạ được giữ ở khoảng cách (SFD) vuông
góc với trục mối hàn, để tránh chồng chập mối hàn ở gần nguồn lên mối hàn ở
gần phim và nhận được dạng ảnh elip trên phim (Hình 1.5). IQI được đặt ở phía
nguồn. Cả hai mối hàn (nếu có) ở phía thành gần nguồn và gần phim đều có thể
được giải đoán.
3.2. GHI NHẬN ẢNH CHỤP BỨC XẠ
3.2.1. Độ đen của ảnh chụp bức xạ
- Tất cả các phim chụp phải xác định được mật độ - độ đen của phim trước
khi đưa ra lời giải thích và nhận xét kết quả. Ảnh X quang khi chụp và xử lý sẽ
có mật độ sáng tối khác nhau. Sự khác nhau có ảnh hưởng đến độ đen là cao áp
(cỡ kV), cường độ (cỡ mA) hay độ mạnh của nguồn, khoảng cách, quy trình rửa
ảnh, vận tốc phim và thời gian.
- Mật độ quang học (độ đen) của ảnh chụp bức xạ được định nghĩa như là
mức độ làm đen một ảnh chụp bức xạ sau khi xử lý tráng rửa phim. Ảnh chụp
bức xạ càng đen thì ta nói rằng độ đen của ảnh càng lớn.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
13
Hình 1.5 - Kỹ thuật chụp hai thành hai ảnh
1.Nguồn 2.Phim
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Mật độ quang học hay mật độ phim (D) được cho bởi biểu thức (1.2):

t
I
I
D
0
log
=
(1.2)
Với: I
0
: cường độ ánh sáng tới phim.
I
t
: cường độ ánh sáng truyền qua phim.
I
0
/I
t
: độ cản sáng của của ảnh chụp bức xạ.
- Độ đen của một ảnh chụp bức xạ có thể đo được bằng các so sánh với
một tấm phim chuẩn hoặc dùng máy đo độ đen. Đo độ đen bằng máy đo độ đen
dựa trên nguyên lý quang điện cho độ chính xác cao, không gây ra sai số tương
đối bởi người vận hành, bao phủ được dải độ đen rất rộng.
3.2.2. Độ nhòe hình học
Các nguồn thực tế dùng trong chụp ảnh bức xạ thường không phải là
nguồn điểm mà thường có kích thước cỡ vài mm. Do kích thước giới hạn của
nguồn, hình ảnh cho ra thường rộng hơn ảnh thực, đó là có sự đóng góp của độ
nhòe hình học U
g
.

Độ nhòe hình học: Hình 1.6
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
14
Hình 1.6 - Độ nhòe hình học của ảnh bức xạ
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Độ nhòe hình học được tính theo biểu thức (1.3):
tSFD
tF
U
g
−
=
*
(1.3)
Trong đó:
F : kích thước nguồn
t : khoảng cách mẫu - phim
SFD : khoảng cách nguồn - phim
Nguyên tắc nhằm đạt kết quả quan sát tốt nhất trong thực tế:
- Nguồn hay kích thước bia nhỏ nhất có thể có trong thực tế.
- Khoảng cách giữa nguồn và vật thể lớn nhất có thể được.
- Phim gần như tiếp xúc với vật thể.
- Vị trí nguồn đặt sao cho bức xạ xuyên qua toàn bộ chiều dày vật thể.
3.2.3. Độ nhạy của ảnh bức xạ
- Độ nhạy của ảnh là khả năng kỹ thuật để đưa ra khuyết tật nhỏ nhất ở
trên ảnh, là những khuyết tật nhỏ nhất có khả năng phát hiện được.
- Độ (nhạy) tương phản: liều chiếu có ảnh hưởng tới độ tương phản. Độ
tương phản là đại lượng đánh giá sự khác biệt về độ đen giữa hai vùng kế cận
nhau trên một ảnh chụp bức xạ. Giảm độ tương phản sẽ dẫn tới sai sót trong việc

xác định vị trí khuyết tật có thể thấy được.
- Độ nhạy chi tiết: khi ảnh chụp có độ tương phản tốt, tất cả các vị trí
khuyết tật có trong đối tượng cần kiểm tra có thể thấy được.
3.2.4. Độ nhòe của ảnh
Những loại độ nhòe khác nhau đóng góp vào độ rõ nét của ảnh là:
- Độ nhòe hình học U
g
.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
15
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
- Độ nhòe động U
m
(movement).
- Độ nhòe cố định U
i
(inherent) hay độ nhòe phim.
- Độ nhòe tán xạ U
s
.
Tổng độ nhòe được tính theo biểu thức (1.4):
222
sig
UUUU
++=
(1.4)
Độ nhòe hình học U
g
là hệ số chính, có thể kiểm soát bằng cách bố trí hệ

chiếu chụp. U
m
có thể xem là không đáng kể khi nguồn, vật thể và phim là cố
định trong khi chiếu. U
i
gắn liền với năng lượng bức xạ đã chọn cho phép chụp
ảnh.
3.2.5. Xác định thời gian chiếu
Để nhận được bức ảnh vừa ý cần phải hiểu biết về toán học và hình học
của nguồn và các đặc trưng của phim. Những hệ số đó là tóm tắt biểu đồ chiếu
và có sẵn đối với máy phát bức xạ tia X.
3.2.6. Quy trình tráng rửa phim
3.2.6.1. Thiết bị
- Phòng tối: là phòng có diện tích đủ lớn trong đó cho phép đặt một bàn
chuẩn bị phim, bàn đặt đèn đọc phim và một phần diện tích đủ để đặt các thiết bị
cho quá trình tráng rửa. Ánh sáng trong buồng tối đã được làm yếu và có cường
độ ở mức an toàn.
- Trong phòng tối còn có các phụ kiện khác như: gá treo phim, máy sấy
3.2.6.2. Các bước tráng rửa phim
- Hiện: phim sau khi chụp được đưa vào buồng tối, nhúng vào dung dịch
thuốc hiện trong 5 phút. Thuốc hiện sẽ tác động vào những tinh thể bạc đã bị
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
16
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
chiếu, tách bạc ra khỏi hỗn hợp rồi lắng đọng thành các hạt bạc kim loại nhỏ tạo
ra hình ảnh bạc màu đen.
- Trung gian: sau khi hiện, phim được giũ trong thùng thuốc rửa trung gian
khoảng 30 – 60 giây.
- Hãm: lắc phim 5 phút trong thùng đựng dung dịch thuốc hãm (axit

loãng). Dung dich này sẽ giải phóng tất cả các hạt muối bạc không bị chiếu và
giữ lại hạt bạc đã được giải phóng sau khi chiếu để các hạt bạc này tạo thành một
ảnh thật.
- Rửa cuối: làm cho phim không bị biến màu và ố sau khi lưu giữ.
- Làm khô: giai đoạn này có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng ảnh.
3.3. ĐỌC PHIM VÀ GHI NHẬN KẾT QUẢ
Đọc phim và ghi kết quả: xem xét các thông số cần thiết của phim chụp
như: độ đen, độ tương phản, độ nhạy ảnh; đánh giá loại khuyết tật, kích thước
khuyết tật (nếu có) và ghi nhận kết quả.
3.3.1. Độ đen
- Đo và lấy trung bình một vài vị trí có độ đen cực đại trên phim.
3.3.2. Độ tương phản
- Quan sát để phân biệt sự rõ nét của khuyết tật trên phim.
3.3.3. Độ nhạy
- Xác định độ nhạy tương đối bằng cách lấy giá trị đường kính dây nhỏ
nhất đọc được trên phim chia cho chiều dày mẫu vật.
3.3.4. Biểu hiện của các loại khuyết tật
- Rỗ khí: điểm đen tròn nhỏ có đường kính < 0,7 mm.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
17
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
- Nứt (thường rất khó phát hiện bằng chụp ảnh phóng xạ): chỉ phát hiện
được khi mặt phẳng vết nứt nằm song song với chùm tia tới. Hình ảnh là một vệt
đen như sợi chỉ, không có độ dài và hình dạng nhất định.
3.3.5. Xác định độ lớn khuyết tật
- Nếu trong một vùng có nhiều khuyết tật nhỏ mà khoảng cách gữa hai
mép gần nhất của hai khuyết tật kế tiếp nhau nhỏ hơn kích thước của khuyết tật
lớn thì coi cả cụm đó là một khuyết tật và kích thước của nó được tính từ mép
khuyết tật đầu này tới đầu kia, chứa đựng tất cả các khuyết tật trong vùng.

Trên đây đã trình bày các cơ sở lý thuyết của phương pháp chụp ảnh bức
xạ, là một trong hai phương pháp được dùng trong quá trình thực nghiệm của đồ
án. Cơ sở lý thuyết của phương pháp còn lại, phương pháp siêu âm, sẽ được trình
bày ngay sau đây.
4. PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM [2]
Phương pháp này có thể được dùng để xác định các khuyết tật nằm sâu
bên trong vật kiểm tra.
4.1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ ĐẶC ĐIỂM
4.1.1. Nguyên lý cơ bản
Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là sử dụng sóng siêu âm có bước
sóng ngắn, có tần số cao (0.5 – 20 MHz) truyền vào vật liệu kiểm tra. Sóng siêu
âm truyền qua vật liệu kèm theo sự mất mát năng lượng do tính chất vật liệu.
Cường độ sóng âm sẽ được đo sau khi phản xạ (phương pháp xung phản hồi) từ
các mặt phân cách, hoặc đo tại bề mặt đối diện của vật thể kiểm tra (phương
pháp xung truyền qua).
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
18
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Phân tích chùm sóng âm thu được ta sẽ có được thông tin về sự có mặt của
khuyết tật cũng như vị trí và hình dạng của nó.
4.1.2. Đặc điểm
Các đặc điểm của phương pháp siêu âm được liệt kê trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2 – Đặc điểm của phương pháp siêu âm
Ưu điểm Nhược điểm
- Độ nhạy cao, cho phép phát
hiện các khuyết tật nhỏ.
- Khả năng xuyên sâu cao, cho
phép kiểm tra các tiết diện
dày.

- Độ chính xác cao khi xác
định vị trí và kích thước
khuyết tật.
- Đáp ứng nhanh, cho phép
kiểm tra nhanh và tự động.
- Có thể chỉ cần tiếp xúc một
phía đối với vật kiểm tra.
- Có thể gặp khó khăn do hình dạng vật thể
phức tạp.
- Khó kiểm tra vật liệu có cấu trúc bên trong
phức tạp.
- Số liệu không lưu trữ được.
- Phải sử dụng chất tiếp âm.
- Đầu dò cần phải được tiếp xúc phù hợp với
bề mặt vật kiểm tra.
- Hướng của khuyết tật ảnh hưởng đến khả
năng phát hiện chúng.
- Trang thiết bị đắt tiền.
- Kỹ thuật viên yêu cầu phải có kinh nghiệm.
Phương pháp siêu âm là một trong năm phương pháp được ứng dụng rộng
rãi để đo chiều dày vật liệu, đánh giá ăn mòn, phát hiện tách lớp, phát hiện
khuyết tật trong mối hàn, các kết cấu kim loại và đánh giá cường độ bê tông,
khuyết tật (lỗ rỗng, vết nứt) trong bê tông…
4.2. NHỮNG ĐẶC TÍNH CỦA CHÙM TIA SIÊU ÂM
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
19
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
4.2.1. Sự suy giảm của chùm tia siêu âm
4.2.1.1. Sự tán xạ của sóng siêu âm

Sự tán xạ của sóng siêu âm là do thực tế sóng âm truyền trong vật liệu
không có sự đồng nhất hoàn toàn hoặc có thể bản thân vật liệu đã không đồng
nhất (các hợp kim của sắt).
Với những vật liệu không đồng nhất, tín hiệu siêu âm trở về không chỉ bị
suy giảm do tán xạ mà còn thường sinh ra các xung phản hồi nhỏ có thể che
khuất những chỉ thị cần phân tích đánh giá.
4.2.1.2. Sự hấp thụ sóng âm
Khi một sóng siêu âm lan truyền trong vật liệu nó sẽ kích thích các hạt.
Các hạt này sẽ lại va chạm với các hạt chưa bị kích thích khác và sẽ truyền năng
lượng sang làm chúng dao động nhanh hơn và vượt qua được những quãng
đường dài hơn. Chuyển động này sẽ vẫn tiếp tục duy trì sau khi sóng âm đã đi
qua, do vậy năng lượng sóng truyền qua đã chuyển thành nhiệt trong vật liệu.
Sự hấp thụ sóng âm là hệ quả của việc chuyển đổi một phần năng lượng
âm thành nhiệt.
4.2.1.3. Sự suy giảm do quá trình tiếp xúc với bề mặt nhám
Môi trường tiếp xúc của thiết bị ghi nhận và hấp thụ sóng siêu âm là chất
tiếp âm. Nếu thiết bị này được áp vào bề mặt trơn nhẵn thì khi đó biên độ mặt
đáy chỉ còn thay đổi theo bề dày của chất tiếp âm. Như vậy bề mặt tiếp xúc có
vai trò quan trọng đối với quá trình truyền âm.
4.2.1.4. Sự khúc xạ
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
20
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Sóng siêu âm có khả năng hoặc xu hướng đi “bao quanh” và vượt qua vật
cản có kích cỡ bằng bước sóng của chúng. Sự giao thoa hay khúc xạ này chỉ xảy
ra khi chúng gặp những tạp chất hay rỗ khí nhỏ trong kim loại.
4.3. CÁC KỸ THUẬT SIÊU ÂM
Các phương pháp siêu âm phổ biến là:
- Phương pháp siêu âm xung truyền qua.

- Phương pháp siêu âm xung phản hồi.
4.3.1. Phương pháp xung truyền qua
Nguyên lý của phương pháp: sự hiện diện của khuyết tật trong vật thể
được kiểm tra sẽ được chỉ thị bằng sự giảm biên độ của tín hiệu. Trong trường
hợp khuyết tật lớn thì tín hiệu có thể biến mất hoàn toàn.
Phương pháp này sử dụng hai đầu dò siêu âm, đầu dò phát và đầu dò thu
sẽ được đặt ở hai bề mặt đối diện của vật thể kiểm tra (Hình 1.7).
Phương pháp này không đưa ra kích thước và vị trí của khuyết tật. Ngoài
ra đòi hỏi sự tiếp xúc tốt và sự đồng trục về vị trí của hai đầu dò.
4.3.2. Phương pháp xung phản hồi
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
21
Hình 1.7 – Phương pháp xung truyền qua
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Nguyên lý của phương pháp: đầu dò phát và thu cùng đặt cùng một phía
của mẫu và sự hiện diện của khuyết tật được chỉ thị bằng sự nhận được xung
phản hồi ngay trước xung phản hồi đáy (Hình 1.8).
Đây là phương pháp phổ biến nhất trong kiểm tra vật liệu bằng phương
pháp siêu âm. Phương pháp này có thể xác định chính xác vị trí của khuyết tật.
4.4. CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM
Các loại đầu dò phát chùm sóng siêu âm tới thẳng góc: là các loại đầu dò
truyền một chùm sóng âm, thường là sóng dọc, vào vật thể kiểm tra theo góc
vuông với bề mặt của vật. Đầu dò loại tia thẳng thường được sử dụng cả trong
tiếp xúc trực tiếp hoặc không trực tiếp với vật thể kiểm tra.
Một số loại đầu dò thẳng:
+ Đầu dò thẳng đơn tinh thể.
+ Đầu dò thẳng hội tụ đa tinh thể.
+ Đầu dò thẳng tinh thể kép: là loại đầu dò được gắn hai biến tử trong
cùng một vỏ. Các biến tử này được cách ly âm học với nhau bằng vách cách âm.

Đầu dò này được dùng để: kiểm tra kích thước của vật; đo bề dày còn lại của
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
22
Hình 1.8 – Phương pháp xung phản hồi
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
thành (như quá trình kiểm độ rỉ sét, độ hao mòn); phát hiện, xác định vị trí và
đánh giá những khuyết tật ở gần bề mặt…
Ngoài ra còn có đầu dò góc, đầu dò thẳng loại nhúng và các đầu dò đặc
biệt khác.
Để hoàn thành bản đồ án này, ngoài việc tìm hiểu rõ cơ sở của các phương
pháp kỹ thuật sẽ sử dụng để kiểm tra các đường ống còn cần phải tìm hiểu về
hiện tượng ăn mòn, rỉ sét xảy ra trong các đường ống dẫn chất khí, lỏng đó. Vấn
đề đó sẽ được trình bày cụ thể trong chương sau.
- CHƯƠNG II -
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
23
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
CÁC LOẠI ĂN MÒN THƯỜNG GẶP
TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG [3]
1. ĐỊNH NGHĨA
- Ăn mòn là sự phá huỷ vật liệu do tương tác hoá học hay điện hoá học của
chúng với môi trường xung quanh.
Phương trình mô tả hiện tượng ăn mòn kim loại trong các môi trường:
M - ne → M
n+
Trong đó: M : kim loại
n : số electron trong nguyên tử kim loại bị mất đi
khi bị oxi hóa.

M
n+
: ion kim loại.
Vật liệu quan trọng nhất là kim loại và các hợp kim của chúng. Dưới tác
dụng của môi trường xâm thực, đại đa số các kim loại không bền nhiệt động học
đều bị phá huỷ do ăn mòn.
Trong các trường hợp ăn mòn kèm theo sự chịu tác động của cơ học hoặc
vật lí được gọi là phong hoá ăn mòn, sự ăn mòn xâm thực hay ăn mòn mệt mỏi…
- Sản phẩm ăn mòn sắt và các hợp kim của nó gọi là gỉ.
- Ăn mòn làm biến đổi một lượng lớn các sản phẩm thành các sản phẩm ăn
mòn, làm thay đổi hoàn toàn tính chất của sản phẩm. Vì thế việc nghiên cứu về
ăn mòn kim loại và phòng chống ăn mòn kim loại là công việc hết sức quan
trọng.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
24
ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĂN MÒN, RỈ SÉT TRONG CÁC ĐƯỜNG ỐNG Đồ án tốt nghiệp
Sự đa dạng của nguyên nhân gây ra ăn mòn dẫn đến việc cần thiết phải
phân loại cụ thể các quá trình ăn mòn để có thể đánh giá một cách chính xác và
đưa ra một phương án giải quyết tốt nhất.
2. PHÂN LOẠI CÁC QUÁ TRÌNH ĂN MÒN
Có ba cách phân loại các quá trình ăn mòn.
2.1. THEO CƠ CHẾ ĂN MÒN
- Ăn mòn hóa học: là phản ứng hoá học giữa bề mặt của kim loại và môi
trường xung quanh, là phản ứng biến đổi kim loại thành ion. Trong đó, tương tác
giữa kim loại với môi trường lỏng không dẫn điện hay với các khí khô là ví dụ
điển hình. Sự oxi hoá kim loại bởi oxi hay các khí hoạt động là dạng đặc biệt
nhưng rất quan trọng của ăn mòn hoá học.
- Ăn mòn điện hoá học : là dạng ăn mòn phổ biến nhất, là tương tác điện
hoá của bề mặt kim loại với môi trường xung quanh, xảy ra ở nhiều nơi khác

nhau của bề mặt kim loại.
2.2. THEO ĐIỀU KIỆN ĂN MÒN
- Ăn mòn khí quyển: ăn mòn trong khí quyển hay các khí ẩm ướt khác.
- Ăn mòn trong dung dịch chất điện li.
- Ăn mòn dưới đất: ăn mòn các kim loại đặt dưới đất.
- Ăn mòn điện: gây ra dưới tác dụng của dòng điện ngoài.
- Ăn mòn dưới tác dụng của điện thế: gây ra do tác dụng đồng thời của
môi trường xâm thực và của điện thế áp trên kim loại.
- Ăn mòn sinh vật học: ăn mòn gây ra do các vi sinh vật hay do những sản
phẩm chuyển hoá của chúng.
KHƯƠNG TẠ THANH HẢI KTHN&VLMT - K51 -
ĐHBKHN
25